《保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統應用技術規程(DB33/T 1141—2017) 》編制說明

李志飚，張建中

(1.浙江省建筑設計研究院,浙江 杭州 310006；2.杭州元創新型材料科技有限公司,浙江 杭州 310051)

采用外墻外保溫構造是實現建筑外圍護墻體保溫功能的有效途徑[1]。由于保溫裝飾板外墻外保溫系統符合裝配式建筑的要求,具有裝飾效果好、施工方便、質量可控等特點,所以近年來在建筑外墻外保溫工程中的應用日益廣泛。在外墻外保溫工程實踐中針對巖棉保溫材料的性能,浙江省提出并應用保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統,滿足了結構安全、防火安全和建筑節能的要求。規程的編制組通過廣泛調研、開展理論分析和試驗研究,認真總結近年來外墻外保溫工程中應用保溫裝飾夾心板的實踐經驗,遵循國家現行標準，在廣泛征求意見的基礎上,編制的浙江省工程建設標準《保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統應用技術規程(DB33/T 1141—2017)》(以下簡稱“規程”或“本規程”)已于2018年1月施行。本文簡要介紹規程的適用范圍,重點闡述了規程的主要內容以及編制過程中的一些思考,有助于工程技術人員更好地理解、掌握和應用該規程。

1 規程的適用范圍

圖1 保溫裝飾夾心板構造示意

保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統(以下簡稱“系統”)是由保溫裝飾夾心板、粘結砂漿、錨固件、嵌縫材料和密封膠等材料構成,采用粘結砂漿粘結為主、錨固件連接為輔的施工工藝將保溫裝飾夾心板安裝在建筑外墻外表面的非承重保溫裝飾構造總稱。通常情況下,通過粘結砂漿就能夠保證系統中保溫裝飾夾心板的底板與基層粘結可靠；當粘結砂漿失效或不能提供足夠承載力時,錨固件應能提供必要的承載力,在維修或更換前確保系統中保溫裝飾夾心板不墜落。此外,由于錨固件可承擔保溫裝飾夾心板的自重,使得在風荷載作用下系統中粘結砂漿主要承受拉力,從而改善了粘結砂漿的受力狀態。

2 規程的主要內容

規程規定了保溫裝飾夾心板的構造及組成材料,提出了保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力要求,規范了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的設計,給出了保溫裝飾夾心板結構設計方法,明確了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的施工要求及驗收內容。規程包含總則,術語,基本規定,系統及組成材料、設計、施工和驗收等內容,本文主要對規程的基本規定、系統及組成材料性能、保溫裝飾夾心板結構設計、系統構造設計、系統熱工設計、施工和驗收等內容進行介紹。

2.1 基本規定

規程規定了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統應用的基本要求。規程強調保溫裝飾夾心板面板與底板的連接應安全可靠,構造合理。規程規定系統的防火構造、保溫材料燃燒性能應符合國家標準《建筑設計防火規范(GB 50016—2014)》的規定,即設置人員密集場所的建筑,其外墻外保溫材料的燃燒性能應為A級；住宅建筑的建筑高度大于100 m時,保溫材料的燃燒性能應為A級,除住宅建筑和設置人員密集場所的建筑外,其他建筑的建筑高度大于50 m時,保溫材料的燃燒性能應為A級。2017年浙江省公安廳、浙江省住房和城鄉建設廳印發的《浙江省消防技術規范難點問題操作技術指南》規定住宅建筑采用外墻外保溫系統,建筑高度大于54 m時,保溫材料的燃燒性能應為A級。規程明確在正確使用和正常維護的條件下,系統的使用年限應符合行業標準《外墻外保溫工程技術規程(JGJ 144—2004)》的有關規定。正常維護包括局部修補和飾面層維修兩部分,對局部破壞應及時修補。

2.2 系統及組成材料性能

規程規范了系統及組成材料的性能。風荷載是保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統設計中需要重點考慮的作用,系統中作用在保溫裝飾夾心板上的風荷載產生的拉力通過面板與底板之間連接件傳遞至底板,再通過底板與基層之間的粘結砂漿傳遞至基層墻體。雖然保溫裝飾夾心板結構計算時只考慮連接件的作用,不利用保溫材料的抗拉承載力,但為了進一步提高保溫裝飾夾心板整體性和安全性,規程規定耐候性試驗時系統的拉伸粘結強度不低于0.08 MPa,試驗時制作的試樣不應包含面板與底板之間的連接件。規程給出了保溫裝飾夾心板的典型連接構造,明確了面板和底板的材料。用于面板的纖維增強水泥板應采用高壓蒸汽養護制成,性能應符合行業標準《外墻用非承重纖維增強水泥板(JG/T 396—2012)》的有關規定,且強度等級不應低于Ⅱ級,表觀密度不應低于1.45 g/cm3；當纖維增強水泥板強度等級不低于Ⅱ級,表觀密度不小于1.50 g/cm3時,吸水率限值可取不大于24%。用于面板的纖維增強硅酸鈣板的性能應符合行業標準《纖維增強硅酸鈣板第1 部分：無石棉硅酸鈣板(JC/T 564.1—2008)》的有關規定,且強度等級不應低于Ⅳ級,密度等級不應低于D1.5級,吸水率不應大于22%；當纖維增強硅酸鈣板強度等級不低于Ⅳ級,密度不小于1.50 g/cm3時,吸水率限值可取不大于24%。本規程中纖維增強水泥板執行的標準是行業標準《外墻用非承重纖維增強水泥板(JG/T 396—2012)》,部分性能指標與行業標準《纖維水泥平板 第1 部分：無石棉纖維水泥平板(JC/T 412.1—2006)》差距較大。

保溫裝飾夾心板內置的保溫材料可采用無機保溫材料,也可采用有機保溫材料。保溫裝飾夾心板內置的無機保溫材料宜采用巖棉,規程給出了巖棉的性能指標,其中酸度系數等較國家標準《建筑外墻外保溫用巖棉制品(GB/T 25975—2010)》的規定有所提高。內置的有機保溫材料可采用模塑聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)和硬泡聚氨酯板(PU),也可采用改性聚苯板和石墨模塑聚苯板,有機保溫材料燃燒性能等級不應低于B1級,氧指數值不小于30%[3]。改性聚苯板和石墨模塑聚苯板性能應符合《保溫裝飾板外墻外保溫工程技術導則(RISN-TG028—2017)》的有關規定。

基于保溫裝飾夾心板構造和受力特點,為方便設計,提出了保溫裝飾夾心板面板與底板的單點連接受拉承載力要求。綜合考慮面板和底板的性能，連接件與面板和底板的連接構造方式等因素,并結合浙江省的自然條件,提出了面板和底板單點連接受拉承載力不低于0.90 kN的要求。保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力試驗應按行業標準《保溫裝飾板外墻外保溫系統材料(JG/T 287—2013)》[2]中6.3.2條拉伸粘結強度試驗方法執行,但制取的試樣尺寸為100 mm×100 mm且面板與底板的連接件應位于試樣中心,在保溫材料厚度中部開槽使保溫材料上下完全分開,試樣中連接件與面板和底板之間應僅采用緊固件連接,不得采用膠粘劑粘結,采用粘結砂漿將試樣的底板滿粘在水泥砂漿板上。從試驗方法可知,保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力綜合反映了面板與連接件連接性能、底板與連接件連接性能以及連接件本身的性能,與面板厚度和材料性能、面板與連接件的連接材料規格和性能、底板厚度和材料性能、底板與連接件的連接材料規格和性能,以及連接件規格和材料性能等均相關。保溫裝飾夾心板中面板和底板的連接件宜采用不銹鋼或鋁合金材料。保溫裝飾夾心板的面板與連接件的連接可采用抽芯鉚釘,抽芯鉚釘公稱直徑不應小于4 mm且宜采用不銹鋼鉚釘,當采用鋁鉚釘時,連接件不應采用鍍鋅鋼板制成。保溫裝飾夾心板的面板、底板與連接件的連接可采用不銹鋼自鉆自攻螺釘,自鉆自攻螺釘的螺紋規格不應小于ST4.2。

規程規范了粘結砂漿的性能。粘結砂漿的拉伸粘結強度指標及試驗方法按行業標準《保溫防火復合板應用技術規程(JGJ/T 350—2015)》的規定執行,為保證粘結砂漿與保溫裝飾夾心板底板粘結可靠,在試驗研究的基礎上,增加了粘結砂漿與底板的拉伸粘結強度指標。進行粘結砂漿與底板的拉伸粘結強度試驗時,應從保溫裝飾夾心板上取樣,去除保溫裝飾夾心板的面板和保溫材料,并將保溫材料和底板的結合面清理干凈。

面板采用涂層飾面時,為提高涂層飾面與面板的粘結性能和面板的防水性能,面板外表面需進行封閉處理。涂層一般由底漆、中間漆和罩面漆構成,當中間漆采用水性建筑多彩涂料(仿石漆)時,面漆可采用水性面漆,也可采用氟碳面漆,規程條文說明中適當提高了采用氟碳面漆的裝飾面性能指標要求。性能優良的密封膠可減少保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的滲漏,避免面板與建筑密封膠接觸部位滲油而被污染,影響系統的保溫裝飾效果。板縫密封采用的硅酮密封膠應符合國家標準《硅酮建筑密封膠(GB/T 14683—2003)》的有關規定,位移能力宜采用25級,并應通過污染性試驗,證實無污染才能使用,污染性試驗應符合現行國家標準《石材用建筑密封膠(GB/T 23261—2009)》的規定。錨固件的連接角碼(安裝扣件)應采用不銹鋼、鋁合金或經表面防腐處理的金屬制成,宜采用L形或Z形,寬度不宜小于30 mm,高度應根據連接構造確定,板材厚度不宜小于1.5 mm。

so L1=950×I1+b1-440+517+475=950×I1+b1+552,L2=Ls-440-220-(950×I1+b1+552)=Ls-950×I1-b1-1212

2.3 保溫裝飾夾心板結構設計

基于保溫裝飾夾心板的構造以及保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統在荷載作用下的受力特點,工程應用中應進行保溫裝飾夾心板的結構設計,包括面板設計、底板設計、面板與底板的連接設計、相應的構造要求等內容,這是保溫裝飾夾心板與其他類型保溫裝飾板應用中的重要區別。面板設計包括面板的材料、厚度、性能指標,在荷載作用下面板受彎承載力驗算等。底板設計包括底板的材料、厚度和性能指標,改善和提高底板與基層粘結性能的措施等。面板與底板的連接設計包括面板與底板單點連接受拉承載力驗算、面板與底板的連接構造、連接件的材料、規格和性能要求等。

規程明確保溫裝飾夾心板可按附屬于主體結構的外圍護構件進行結構設計。在垂直于面板表面的荷載作用下,保溫裝飾夾心板破壞主要有兩種情況,即面板彎曲開裂破壞、面板與底板單點連接受拉承載力不滿足要求導致的破壞,設計應驗算荷載作用下的面板受彎承載力、面板和底板單點連接受拉承載力。面板受彎承載力驗算應符合下列規定：

(1)

式(1)中：σ為面板彎曲應力設計值,可不考慮面板、連接件和底板的整體作用,采用簡化方法或有限單元法進行計算；

f為纖維增強水泥板的飽水狀態抗折強度或纖維增強硅酸鈣板的抗折強度；

gR為承載力分項系數,對纖維增強水泥板取1.6[4],對纖維增強硅酸鈣板取2.0。

實際工程中應通過保溫裝飾夾心板的構造設計,包括面板材料及其厚度的選擇、面板與底板之間連接件設置方式和間距的規定等,避免在垂直于板面受拉荷載作用下面板開裂破壞。

進行面板和底板單點連接受拉承載力驗算時,單個面板與底板連接件所承受拉力應根據作用在面板上荷載大小和受荷面積確定,而受荷面積取決于面板與底板間連接件的布置。實際工程應合理確定面板與底板間連接件布置,使面板與底板單點連接受拉承載力驗算滿足本規程的要求。本規程規定保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力不小于0.90 kN,抗力分項系數取2.15,則面板與底板單點連接受拉承載力設計值取0.4 kN。當面板和底板單點連接受拉承載力遠大于0.90 kN且確有可靠依據時,可根據實際工程的面板和底板單點連接受拉承載力并按抗力分項系數取2.15進行驗算。

規程規定了保溫裝飾夾心板的構造要求。面板厚度不應小于8 mm,底板厚度不應小于4 mm；面板與底板之間的連接件間距不宜大于300 mm,最外側連接件距保溫裝飾夾心板板邊的垂直距離不宜大于150 mm,不應小于50 mm。當面板與底板之間的連接件縱向或橫向間距大于300 mm時,應驗算面板在荷載作用下的變形且不宜大于連接件間距的1/250。明確了保溫裝飾夾心板的面板與連接件之間的連接材料可采用抽芯鉚釘、不銹鋼自鉆自攻螺釘,并應穿透面板和連接件,底板與連接件之間可采用自鉆自攻螺釘連接,并應穿透底板和連接件。

2.4 系統構造設計

規程明確保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統中保溫裝飾夾心板與基層間的連接構造,是以粘結砂漿粘結為主,機械錨固連接為輔,圖2為保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統構造。安裝保溫裝飾夾心板的外墻可為采用普通混凝土、輕集料混凝土、加氣混凝土墻板的非砌筑類外墻,以及采用燒結多孔磚、混凝土多孔磚、混凝土小型空心砌塊、加氣混凝土砌塊等材料的砌筑類外墻。

圖2 保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統構造

規程明確了粘結砂漿和錨固件的設置要求。保溫裝飾夾心板施工宜采用條粘法,根據保溫裝飾夾心板的構造和系統受力特點,規定以底板與連接件的連接材料為中心的粘結砂漿直徑不應小于120 mm,從而使得連接件承受的拉力通過底板和粘結砂漿直接傳遞至基層,避免底板發生彎曲破壞。錨固件應沿保溫裝飾夾心板的對邊布置,宜布置在保溫裝飾夾心板上邊、下邊,以承托保溫裝飾夾心板的重量,單塊保溫裝飾夾心板上邊、下邊錨固件數量均不宜少于2個,設置于同一邊的錨固件間距不應大于500 mm,錨固件距角點的距離不應大于200 mm且不應小于75 mm,當保溫裝飾夾心板上、下邊長度不大于400 mm時可布置1個。確有需要時,也可在保溫裝飾夾心板左、右兩邊設置錨固件。錨固件的連接角碼的受拉承載力不應小于與之連接的錨栓抗拔承載力標準值。

規程給出了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統中板與板之間接縫、門窗洞口部位等關鍵節點的構造要求。板與板之間接縫寬度宜為6～8 mm,縫內填塞嵌縫材料,并宜采用中性硅酮建筑密封膠密封。

2.5 系統熱工設計

保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統中保溫材料的設計厚度,應根據現行國家、行業和浙江省的建筑節能設計標準,通過熱工計算確定,且不應小于20 mm,不宜大于55 mm。基于保溫裝飾夾心板的連接構造,為保證保溫裝飾夾心板的安全使用,并結合浙江省氣候特點和工程實際,當保溫材料的厚度大于55 mm時應采取加強措施。

為方便設計人員應用,規程給出了常用保溫材料的導熱系數、蓄熱系數和導熱系數的修正系數，見表1。修正系數綜合考慮了保溫材料的性能、板縫寬度、面板與錨栓之間金屬連接件的影響等因素。為簡化計算,保溫裝飾夾心板的熱工計算可不考慮對熱工計算貢獻不大的面板和底板的作用。

表1 常用保溫材料的熱工參數

2.6 施工和驗收

根據保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的施工特點,結合行業標準《保溫防火復合板應用技術規程(JGJ/T 350—2015)》的規定,規程提出了相應的施工要求。保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統施工前,施工單位應編制專項施工方案。為取得經驗并指導施工,施工單位應在施工現場采用設計要求的材料、設計和規程規定的構造做法和工藝,在待施工的基層上制作樣板墻,并按行業標準《建筑工程飾面磚粘結強度檢驗標準(JGJ 110—2008)》的規定制取三個試樣檢驗底板與基層的粘結強度。制取保溫裝飾夾心板底板與基層的粘結強度試樣時,應避開設置面板與底板連接件的位置,斷縫應從保溫裝飾夾心板表面切割至基層墻體,深度應一致。試驗時應去除試樣中保溫裝飾夾心板的面板和保溫材料,并應將保溫材料和底板的結合面清理干凈。一組三個試樣的平均粘結強度不應小于0.35 MPa,可有一個試樣的粘結強度小于0.35 MPa,但不應小于0.3 MPa。當基層墻體的外側采用水泥砂漿進行找平時,為保證找平層的質量,找平層厚度不宜大于20 mm。

規程給出了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的施工工藝和技術要點,明確應根據測量放線的結果編制排板設計圖。在施工現場切割保溫裝飾夾心板時,宜采用專用切割機,切割面應清理干凈,并應涂刷防水材料及時進行防水處理；如切割面清理不干凈,會影響接縫處密封膠的密封質量,如切割面不進行防水處理,一旦接縫處滲水,則面板易變形并形成安全隱患。保溫裝飾夾心板粘貼施工時,應沿底板底面的底板與連接件連接材料處施工粘結砂漿,并滿足以底板與連接件的連接材料為中心的粘結砂漿有效直徑不應小于120 mm的要求。

保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統施工完成后應進行墻體節能分項工程驗收。根據保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的特點,結合國家標準《建筑節能工程施工質量驗收規范(GB 50411—2007)》《保溫防火復合板應用技術規程(JGJ/T 350—2015)》和浙江省《建筑節能工程施工質量驗收規范實施細則》要求,規程規定了質量驗收的主控項目和一般項目,編制了質量驗收記錄表。主控項目包括進場的保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的材料、構件的質量證明文件的核查、進場材料關鍵性能指標的進場復驗和保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統施工完成后檢驗批質量檢查。規程規定保溫裝飾夾心板拉伸粘結強度,保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力,保溫材料的導熱系數、密度、抗壓強度或壓縮強度等應進行復驗。復驗時檢查數量執行浙江省《建筑節能工程施工質量驗收規范實施細則》的規定,同一個工程項目、同一施工單位且同時施工的多個單位工程,可合并計算保溫墻面抽檢面積。

在進場復驗的基礎上,在保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統檢驗批施工質量檢查中,規程不再要求檢驗保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力,為保證保溫裝飾夾心板底板與基層之間的粘結砂漿粘結可靠,規程規定了保溫裝飾夾心板底板與基層粘結強度的檢驗要求。保溫裝飾夾心板底板與基層粘結強度的檢驗,應按行業標準《建筑工程飾面磚粘結強度檢驗標準(JGJ 110—2008)》的規定制取三個試樣,三個試樣的平均粘結強度不應小于0.35 MPa，可有一個試樣的粘結強度小于0.35 MPa,但不應小于0.3 MPa。

3 結 語

浙江省工程建設地方標準《保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統應用技術規程(DB33/T 1141—2017)》以國家現行相關標準為依據,明確了保溫裝飾夾心板的構造要求,規定了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統及組成材料性能,針對保溫裝飾夾心板的受力特點提出了保溫裝飾夾心板面板與底板單點連接受拉承載力指標,規范了保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的設計、施工和驗收,為巖棉等保溫材料在浙江省外墻外保溫工程中可靠應用,提出了安全和系統的解決方案。規程體系完整,指標合理、設計方法和應用技術可行,可操作性強,符合浙江實際。規程的發布和施行,將對規范保溫裝飾夾心板外墻外保溫系統的應用,發展裝配式建筑,推進新型建筑工業化具有重要意義。